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【收藏版】工模具鋼百科知識大全

點(diǎn)擊次數:941  更新時(shí)間:2023-07-11

工模具鋼在現代工業(yè)中的應用非常的廣泛并且占據著(zhù)非常的重要性及不可磨來(lái)性,被譽(yù)為“現代工業(yè)之母",其中工模具鋼是模具重要的組成部分,也是模具材料中應用較為廣泛的材料,是工模具制造產(chǎn)業(yè)重要的物質(zhì)載體和技術(shù)基礎,其品種、規格、質(zhì)量對工模具的性能、使用壽命和制造周期起著(zhù)決定性的作用。

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一、什么是工模具鋼?


工模具鋼是用來(lái)制造刃具、模具和量具的鋼種。

工模具鋼分類(lèi)

工模具鋼


二、刃具用鋼


性能要求


①、高切斷抗力,防止折斷、崩刃和變形

②、高的耐磨性,防止過(guò)早和過(guò)量磨損破壞

③、高硬度,使其具有高耐磨性

④、高的彎曲強度和足夠的韌性

⑤、高的熱穩定性:防止高溫工作下軟化導致耐磨性下降

刃具鋼分類(lèi)

刃具鋼


三、碳素工具鋼


含碳量:0.65~1.35%,足夠高的硬度和較好的耐磨性。

優(yōu)點(diǎn):易于鍛造及切削加工、價(jià)格便宜。

缺點(diǎn):淬透性差、回火抗力差

典型鋼號:T7~T13,只能制作尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、切削速度低、低溫(<200℃),不受大沖擊的工具。

碳素工具鋼特點(diǎn)


熱處理工藝


熱處理:球化退火+淬火+低溫回火


1、預先熱處理一球化退火


其目的是獲得粒狀P,降低硬度便于切削加工、并為淬火作組織準備;

若鍛造組織不良(如出現網(wǎng)狀碳化物缺陷),則應在球化退火之前先進(jìn)行正火處理,以消除網(wǎng)狀碳化物;


2、最終熱處理一淬火+低溫回火(回火溫度一般180~200℃)


正常組織為隱晶M+細粒狀滲碳體及少量AR

缺點(diǎn):淬透性低,組織穩定性低,耐磨性不夠


四、低合金工具鋼


彌補碳素刃具鋼的不足

高碳:碳含量為0.8%~1.5%,以保證鋼淬火后具有高硬度和高耐磨性。

主要合金元素:Cr、Mn、Si、W和V等。

低合金鋼元素作用


熱處理工藝


熱處理:球化退火+淬火+低溫回火


1、預先熱處理一球化退火

其目的是獲得粒狀P,降低硬度便于切削加工、并為淬火作組織準備;

球化退火采用等溫退火,由退火溫度以30~40℃/h冷至700℃,等溫4h,再爐冷至600℃出爐。


2、最終熱處理一淬火+低溫回火

淬火溫度A。1+(30~50℃),碳化物不全溶阻礙晶粒長(cháng)大;

油冷、熔鹽分級淬火、等溫淬火,以減少變形和開(kāi)裂。


五、高速工具鋼


高速鋼:高碳高合金元素,為適應高速切削的需要而發(fā)展起來(lái)的一種合金工具鋼。

量具鋼

高速鋼廣泛用于制造尺寸大、切削速度快、負荷重及工作溫度高的各種機加工工具。如車(chē)刀、刨刀、拉刀、鉆頭等,也可用來(lái)制造高耐磨性的冷作模具。


常用牌號


通用型

鎢系,代表牌號W18Cr4V(18-4-1),M1

鎢-鉬系,代表牌號W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2),M2


高性能

高碳高釩型,代表牌號W6Mo5Cr4V3(6-5-4-3)

一般含鈷型,代表牌號W18Cr4VCo%(18-4-1-5)

高釩含鈷型,代表牌號W12Cr4V5Co5(12-4-5-5)

超硬型,代表牌號W7Mo4Cr4V2Co5(7-4-4-2-5)


熱處理工藝


鍛造→球化退火→機加工→淬火/回火


1、預先熱處理一球化退火


高速鋼Ac1在820~840℃,退火溫度860~880℃;

可分為一般退火和等溫退火兩種。


最終熱處理-淬火十回火


淬火

淬火加熱須預熱(800~850℃),截面大形狀復雜的可500~600℃再加一次預熱;

淬火加熱溫度高于1200℃,保證M中合金元素含量,從而獲得二次硬化效果;

一般油淬,通常采用分級或等溫淬火,減少變形,提高韌性。


回火

回火溫度高,560℃左右,提高韌性,產(chǎn)生二次硬化效果;

一般進(jìn)行三次回火。


六、模具鋼


模具是機械制造、無(wú)線(xiàn)電儀表、電機電器等工業(yè)部門(mén)門(mén)中制造零件的主要加工工具。


分類(lèi)


1、冷作模具鋼

常溫下使金屬塑性變形所用的模具,如冷擠壓模、冷拉伸模。


2、熱作模具鋼

使熱態(tài)、液態(tài)金屬成型所用模具,如錘鍛模、熱擠壓模、壓鑄模。


3、塑料模具鋼

塑料成型所用的模具。


七、冷作模具鋼


常溫下使金屬材料變形的模具用鋼,如沖裁、冷擠壓、冷鐓、冷拉伸等模具。

冷作模具鋼受力特點(diǎn)及性能要求


1、與刃具鋼的異同

共同點(diǎn):高的硬度和耐磨性、高的抗彎強度和足夠的韌性,以保證沖壓過(guò)程的順利進(jìn)行;

不同之處:更高的耐磨性;較高的韌性;模具尺寸大、形狀復雜,所以要求較高的淬透性、較小的變形及開(kāi)裂傾向性。


2、碳素及低合金模具鋼

碳素及低合金鋼特點(diǎn)用途對比


6CrMnNiMoVSi(代號GD鋼)國內研制并推廣的高強韌性低合金冷作模具鋼


成分:C0.69、Cr1.15、Mn0.85、Ni0.85、Mo0.45、V0.18、Si0.7

特點(diǎn):強韌性高,淬火溫度范圍寬,淬火變形小,耐磨性較好;

GD鋼代替常用的低合金工具鋼CrWMn,9SiCr,GCr15及部分高鉻模具鋼Cr12型鋼,用于易崩刃、易開(kāi)裂的各類(lèi)冷作模具,模具使用壽命長(cháng)。


3、高鉻和中鉻模具鋼

特點(diǎn):較碳素、低合金工具鋼,具有更好的耐磨性、淬透性,淬火變形微??;

用途:制造負荷大,生產(chǎn)批量大,耐磨性要求高,熱處理變形要求小,形狀復雜的冷作模具。


1)、高鉻冷作模具鋼

常用鋼號:Cr12和Cr12MoV,用于制造冷沖模、擠壓模等。


2、中鉻冷作模具鋼

C:約1%,Cr:5%-7%,少量W、Mo、V,較高鉻加工性能、韌性好適用于既要求耐磨性又具有一定韌性的模具。

中鉻冷作模具鋼特點(diǎn)


4、高速鋼類(lèi)模具鋼


要求:較刃具用高速鋼具有更高的強、韌性,不要求紅硬性。


4.1、低碳高速鋼

6W6Mo5Cr4V(6W6)我國研制的一種低碳;

高速鋼高速鋼W6Mo5Cr4V2基礎.上降碳降釩→↓碳化物不均勻性,沖擊韌度↑50%;

代替高速鋼或Cr12型鋼制作易于脆斷或劈裂的冷擠壓沖頭或冷鐓沖頭,可成倍地提高模具的使用壽命。


4.2、基體鋼

基體鋼:成分相當于高速鋼淬火組織中基體成分的鋼種;

與高速鋼比,過(guò)剩碳化物少,顆粒細小均勻→沖擊韌度和疲勞強度都較好,同時(shí)也保持了較高的耐磨性和紅硬性。不僅適于冷作模具,也可用于熱作模具。

牌號:6Cr4W3M02VNb、6Cr4Mo3Ni2WV、5Cr4Mo3SiMnVAl


八、熱作模具鋼


熱作模具鋼:使熱態(tài)金屬或液態(tài)金屬成形的模具用鋼。包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模。


應用與性能要求

熱作模具鋼工作條件及性能要求

化學(xué)成分

中碳0.3~0.6%;

合金元素:

熱作模具鋼合金元素

合金元素還可提高材料的共析溫度,保證材料高溫組織和性能穩定性,提高了其抗熱疲勞能力


分類(lèi)


1)、熱錘鍛模:高溫下,沖擊加壓使金屬成形

2)、熱擠壓模:沖頭和凹模

3)、壓鑄模:高壓下使熔融金屬成形


1、錘鍛模與大型壓力機鍛模用鋼

錘鍛模:工作時(shí)沖擊負荷很大,工作溫度不太高(300~400℃);

大型壓力機鍛模:截面大,碳化物不均勻性升高,特別降低心部沖擊韌度。選用高韌性熱作模具鋼制作。

錘鍛模與大型壓力機鍛模用鋼


2、熱擠壓模與中小型壓力機鍛模用鋼


工作條件:

工作溫度高(550~900℃,與熱金屬接觸時(shí)間長(cháng)或坯料溫度高);

工作溫度高(550~900℃,與熱金屬接觸時(shí)間長(cháng)或坯料溫度高)熱應力大(急冷急熱);

工作條件比錘鍛模具更加惡劣。


性能要求:

更高的高溫強度和熱穩定性,更好的熱疲勞、熱磨損抗力及較好的韌性。

熱作模具鋼三系特點(diǎn)

3、壓鑄模用鋼


工作條件:

高壓下反復與熔融金屬接觸,承受一定壓力、交變應力和摩擦、腐蝕。


性能要求:

高溫力學(xué)性能好,高溫下保持高強度、硬度和耐磨性及足夠的韌性;

優(yōu)良的熱:疲勞抗力;

高的導熱性;

良好的耐蝕性。

壓鑄模用鋼


九、塑料模具鋼


工作條件

工作溫度:150~250℃,工作壓力:40~150MPa;

與冷、熱模具用鋼比力學(xué)性能要求較低,但要求形狀復雜、尺寸精密、光潔、耐蝕。


性能要求

●拋光性能好,要求材質(zhì)純凈,組織致密。

●切削加工、冷擠成形性好,熱處理變形小。

●表面高硬度、耐磨耐蝕,保證尺寸精度、表面質(zhì)量長(cháng)期不變。

●有足夠的強度和韌性,能承受負荷不變形和不破損。


十、量具鋼


制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規、塞規等。


性能要求

高的硬度和耐磨性,避免接觸磨損而發(fā)生尺寸改變;

組織穩定,避免熱處理后M分解,殘余A轉變及殘余應力引起尺寸變化;

低的表面粗糙度,保證緊密接觸和貼合,要求鋼材純凈,組織致密;

耐蝕性。


鋼種選用

低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火;

碳素工具鋼、低合金工具鋼,兩者用于尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的量具;

滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼,用于制造精密量具;

不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。


手持式光譜儀在工模具鋼的應用


手持式能量色散型X-射線(xiàn)熒光(EDXRF)光譜儀

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